包括ITER在內(nèi)的核聚變研究的現(xiàn)狀如何？

ITER將是一個(gè)計(jì)劃于2018年建造的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆。它是一種托卡馬克，它使用磁場(chǎng)來(lái)限制等離子體，它將成為第一個(gè)收支平衡的聚變反應(yīng)堆，獲得的能量比投入設(shè)備的能量更多。請(qǐng)記住，ITER一次只能運(yùn)行幾分鐘，并不意味著是發(fā)電廠。此外，科學(xué)家們需要幾年時(shí)間用普通氫氣測(cè)試該設(shè)備，然后才能慢慢轉(zhuǎn)向氘和氚混合物，以實(shí)現(xiàn)全功率。這是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程，需要大量測(cè)試以確保設(shè)備穩(wěn)定和安全。

下一步是原型聚變發(fā)電廠DEMO，如果事情按計(jì)劃進(jìn)行，將在2030年代建造。這個(gè)比ITER更大的裝置將試圖證明穩(wěn)定的聚變發(fā)電廠是可行的。下一步是證明核聚變?cè)诮?jīng)濟(jì)上是可行的。

如果不提及控制聚變的另一種可行機(jī)制，即慣性約束，對(duì)聚變研究的討論將是不完整的，慣性約束使用在氘和氚顆粒上發(fā)射的多個(gè)激光器將燃料壓縮和加熱到聚變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所需的密度和溫度。采用這種方法的兩個(gè)設(shè)施是國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施（NIF）（http://en.wikipedia.org/wiki/National_Ignition_Facility）和激光梅加焦耳（LMJ）（http://en.wikipedia.org/wiki/LMJ）。NIF在加利福尼亞州的LLNL運(yùn)營(yíng)，LMJ將于2012年在法國(guó)完成。慣性約束目前的效率遠(yuǎn)低于磁約束，但“快速點(diǎn)火”裝置HiPER（http://en.wikipedia.org/wiki/HiPER）聲稱它將產(chǎn)生72的聚變?cè)鲆?，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)ITER。 HiPER仍處于規(guī)劃階段，可能無(wú)法在2020年之前完成。

最后，我將總結(jié)幾個(gè)原因，在過(guò)去的幾十年里，核聚變是如此難以捉摸。許多等離子體不穩(wěn)定性需要大型和復(fù)雜的設(shè)備來(lái)維持穩(wěn)定的高溫（1億K）等離子體。此外，等離子體的突然中斷導(dǎo)致壁受到這種熱氣體和灰塵的轟擊，并且很難找到能夠承受這種反復(fù)濫用的材料。同樣，科學(xué)家必須學(xué)會(huì)防止這些中斷，因?yàn)樗鼈冊(cè)诖笮驮O(shè)備中將更加強(qiáng)大。對(duì)于慣性約束，不同的不穩(wěn)定性需要令人難以置信的強(qiáng)大和對(duì)稱的激光脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)融合?？尚械陌l(fā)電廠需要更強(qiáng)大、更高效的激光器，能夠以大約 10 Hz 的頻率發(fā)射。每種坐月子方法都面臨著大量其他需要解決的問題，我沒有專業(yè)知識(shí)來(lái)更詳細(xì)地介紹。聚變科學(xué)家已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，他們繼續(xù)在這些挑戰(zhàn)上取得進(jìn)展。

2010年8月的原答案。從那以后，這個(gè)領(lǐng)域可能已經(jīng)發(fā)生了變化，我不像當(dāng)時(shí)那樣與時(shí)俱進(jìn)。截至2018年8月，施工預(yù)計(jì)將于2025年左右完成。

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